近日，中科院合肥研究院強磁場中心盛志高課題組與荷蘭奈梅亨大學磁光課題組、中科院合肥研究院固體所羅軒課題組合作，在二維材料超快非線性電光效應研究中取得新進展。相關成果發(fā)表在光學經典期刊Optics Letters上。
由于優(yōu)越的波譜性能，太赫茲相關技術在通訊、安檢、傳感等領域有著廣泛的應用前景，被稱為“改變未來世界的十大技術之一”。實現高效、低損耗的太赫茲調制和探測，是目前該領域研究的重要方向。
聯(lián)合團隊采用強太赫茲超快泵浦探測技術，系統(tǒng)研究了新型范德瓦爾斯二維反鐵磁材料MnPS3晶體中的超快非線性克爾（Kerr）電光響應。研究結果表明，這一具有單斜結構、高各向異性的二維材料具有優(yōu)異的太赫茲非線性電光響應，具備以下特性：首先是超快響應速度。該材料在太赫茲泵浦作用下，可實現亞皮秒量級的超快電光響應，可實現太赫茲超快效應的瞬態(tài)探測；其次是克爾電光系數大。該材料的克爾電光系數高達13.1×10-14 cm2 W-1，并且有進一步提升的空間；第三是非線性效應。得益于該材料中心反演對稱結構，太赫茲脈沖場作用下非線性電光效應產生，對應光學效應主要為偶次階非線性效應，可有效排除傳統(tǒng)電光器件中較強的線性效應的干擾；第四是低損耗。通過橢偏率測試發(fā)現，在強太赫茲泵浦作用下，800 nm探測光的超快損耗幾乎為零，這意味著該基于該材料的器件在工作過程中具有極低的損耗。
上述優(yōu)異特性充分表明基于二維材料的非線性電光效應可具有制備高速太赫茲調制器和探測元件的潛力，在未來的太赫茲應用中具有良好的發(fā)展前景。
該研究工作獲得了國家重點研發(fā)計劃、中國留學基金委（CSC）、國家自然科學基金、荷蘭科學研究組織等項目的支持。
文章鏈接：https://opg.optica.org/ol/fulltext.cfm?uri=ol-47-16-4052&id=489405
左圖為強太赫茲超快泵浦探測系統(tǒng)實驗配置示意圖；右圖為MnPS3在高于和低于奈爾(Neel)溫度時，太赫茲場強依賴的電光響應強度
